數(shù)控車床畢業(yè)論文--全功能數(shù)控車床設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　當(dāng)今世界電子技術(shù)迅速發(fā)展，微處理器、微型計(jì)算機(jī)在各技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，對(duì)各領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展起到了極大的推動(dòng)作用。一個(gè)較完善的機(jī)電一體化系統(tǒng)，應(yīng)包含以下幾個(gè)基本要素：機(jī)械本體、動(dòng)力與驅(qū)動(dòng)部分、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感測(cè)試部分、控制及信息處理部分。機(jī)電一體化是系統(tǒng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)與信息處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、檢測(cè)傳感技術(shù)、伺服傳動(dòng)技術(shù)和

2、機(jī)械技術(shù)等多學(xué)科技術(shù)領(lǐng)域綜合交叉的技術(shù)密集型系統(tǒng)工程。新一代的CNC系統(tǒng)這類典型機(jī)電一體化產(chǎn)品正朝著高性能、智能化、系統(tǒng)化以及輕量、微型化方向發(fā)。</p><p>　　這次設(shè)計(jì)中，本人所做的是傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)，包括滾珠絲杠，滾動(dòng)導(dǎo)軌直線副，以及電動(dòng)刀架的選擇。這些部件對(duì)數(shù)控車床的精度有較大的影響。</p><p>　　關(guān)鍵字：機(jī)電一體化，滾動(dòng)導(dǎo)軌，滾珠絲杠， 數(shù)控車床</p>

3、<p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Now the world electronic technology rapidly expand， the microprocessor， the microcomputer obtain the widespread application in various area of technology， to v

4、arious domains technology development enormous promotion effect. A perfect integration of machinery system，should contain the following several base elements： Basic machine，power and actuation part，implementing agency，se

5、nsing measurement component， control and information processing part. The integration of machinery is the system technolo</p><p>　　This design, I have done is part of the design of transmission, including ba

6、ll screws, linear motion guide, deputy, as well as the choice of electric tool. These parts of the accuracy of CNC lathes have a greater impact.</p><p>　　key words： mechatronics ，rail rolling， ball screw ，CN

7、C Lathe</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1 引言4</b></p><p>　　1.1當(dāng)今世界數(shù)控技術(shù)及裝備發(fā)展的趨勢(shì)及我國(guó)數(shù)控裝備技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化的現(xiàn)狀4</p><p>　　1.1.1數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)4</p><p&g

8、t;　　1.2對(duì)我國(guó)數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基本估計(jì)5</p><p>　　1.3對(duì)我國(guó)數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的戰(zhàn)略思考5</p><p>　　2 切削力及切削功率的計(jì)算6</p><p>　　2.1切削力的介紹6</p><p>　　2.2切削力及切削功率的計(jì)算6</p><p>　　3 滾珠絲杠的設(shè)計(jì)計(jì)算9

9、</p><p>　　3.1滾珠絲杠的介紹9</p><p>　　3.2滾珠絲杠的計(jì)算10</p><p>　　3.2.1確定滾珠絲杠副的導(dǎo)程11</p><p>　　3.2.2確定當(dāng)量轉(zhuǎn)速與當(dāng)量載荷11</p><p>　　3.2.3預(yù)期額定動(dòng)載荷13</p><p>　　3.2.4

10、確定允許的最小螺紋底徑13</p><p>　　3.2.5確定滾珠絲杠副的規(guī)格代號(hào)14</p><p>　　3.2.6確定滾珠絲杠副預(yù)緊力15</p><p>　　3.2.7行程補(bǔ)償值與拉伸力15</p><p>　　3.2.8確定滾珠絲杠副支承用的軸承代號(hào)、規(guī)格15</p><p>　　3.2.9滾珠絲杠副

11、工作圖設(shè)計(jì)16</p><p>　　3.2.10電機(jī)選擇16</p><p>　　3.2.11傳動(dòng)系統(tǒng)剛度23</p><p>　　3.2.12剛度驗(yàn)算及精度選擇25</p><p>　　4 滾動(dòng)導(dǎo)軌選擇計(jì)算29</p><p>　　4.1導(dǎo)軌概述29</p><p>　　4.2滾動(dòng)

12、直線導(dǎo)軌副的計(jì)算30</p><p>　　5 電動(dòng)刀架選擇33</p><p>　　5.1自動(dòng)換刀裝置的簡(jiǎn)介33</p><p>　　5.1.1自動(dòng)換刀裝置的形式33</p><p>　　5.2回轉(zhuǎn)刀架及其工作原理34</p><p><b>　　結(jié)論37</b></p>

13、<p><b>　　致謝38</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)39</b></p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　1.1當(dāng)今世界數(shù)控技術(shù)及裝備發(fā)展的趨勢(shì)及我國(guó)數(shù)控裝備技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化的現(xiàn)狀</p><p>　　在我國(guó)對(duì)外

14、開放進(jìn)一步深化的新環(huán)境下，發(fā)展我國(guó)數(shù)控技術(shù)及裝備、提高我國(guó)制造業(yè)信息化水平和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)能力的重要性，并從戰(zhàn)略和策略兩個(gè)層面提出了發(fā)展我國(guó)數(shù)控技術(shù)及裝備的幾點(diǎn)看法。</p><p>　　裝備工業(yè)的技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度決定著整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的水平和現(xiàn)代化程度 ，數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)的使能技術(shù)和最基本的裝備，又是當(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)和裝備最核心的技術(shù)。數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)和工作過程進(jìn)行控制的技

15、術(shù)，而數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機(jī)電一體化產(chǎn)品，其技術(shù)范圍覆蓋很多領(lǐng)域。</p><p>　　1.1.1數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征 ，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，他對(duì)國(guó)計(jì)民生的一些重要行業(yè) IT、汽車、輕工、醫(yī)療等的發(fā)展起著越來越重要的作用。

16、從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢(shì)來看，其主要研究熱點(diǎn)有以下幾個(gè)方面：</p><p>　　（1）高速、高精加工技術(shù)及裝備的新趨勢(shì)</p><p>　　效率、質(zhì)量是先進(jìn)制造技術(shù)的主體。高速、高精加工技術(shù)可極大地提高效率 ，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。從EMO2001 展會(huì)情況來看 ，高速加工中心進(jìn)給速度可達(dá) 80m/ min ，甚至更高，空運(yùn)行速度可達(dá) 100

17、m/ min左右。目前世界上許多汽車廠，包括我國(guó)的上海通用汽車公司，已經(jīng)采用以高速加工中心組成的生產(chǎn)線部分替代組合機(jī)床。在加工精度方面，近 10 年來 ，普通級(jí)數(shù)控機(jī)床的加工精度已由 10μm提高到 5μm ，精密級(jí)加工中心則從 3~5μm，提高到1~1.5μm并且超精密加工精度已開始進(jìn)入納米級(jí)0.1μm 。為了實(shí)現(xiàn)高速、高精加工，與這配套的功能部件如電主軸、直線電機(jī)得到了快速的發(fā)展 ，應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大。</p><

18、;p>　?。?） 5 軸聯(lián)動(dòng)加工和復(fù)合加工機(jī)床快速發(fā)展</p><p>　　采用5軸聯(lián)動(dòng)對(duì)三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進(jìn)行切削，不僅光潔度高 ，而且效率也大幅度提高。但過去因 5 軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)、主機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等原因，其價(jià)格要比3軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床高出數(shù)倍，加之編程技術(shù)難度較大，制約了5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的發(fā)展。當(dāng)前由于電主軸的出現(xiàn)，使得實(shí)現(xiàn) 5 軸聯(lián)動(dòng)加工的復(fù)合主軸頭結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，其制造難度和成本大幅度降低

19、，數(shù)控系統(tǒng)的價(jià)格差距縮小。因此促進(jìn)了復(fù)合主軸頭類型5 軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床和復(fù)合加工機(jī)床含5面加工機(jī)床的發(fā)展。</p><p>　?。?） 智能化、開放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢(shì)</p><p>　　21世紀(jì)的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個(gè)方面：為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如加工過程的自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動(dòng)生成；為提高驅(qū)動(dòng)性能及使用連接

20、方便的智能化，如前饋控制、電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運(yùn)算、自動(dòng)識(shí)別負(fù)載自動(dòng)選定模型、自整定等。數(shù)控系統(tǒng)開放化已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)的未來之路。所謂開放式數(shù)控系統(tǒng)就是數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)可以在統(tǒng)一的運(yùn)行平臺(tái)上，面向機(jī)床廠家和最終用戶，通過改變、增加或剪裁結(jié)構(gòu)對(duì)象數(shù)控功能 ，形成系列化 ，并可方便地將用戶的特殊應(yīng)用和技訣竅集成到控制系統(tǒng)中，快速實(shí)現(xiàn)不同品種、不同檔次的開放式數(shù)控系統(tǒng)，形成具有鮮明個(gè)性的名牌產(chǎn)品。目前開放數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)規(guī)范、通信規(guī)范、配置規(guī)范、

21、運(yùn)行平臺(tái)、數(shù)控系統(tǒng)功能庫以及數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開發(fā)工具等是當(dāng)前研究的核心。網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近兩年國(guó)際著名機(jī)床博覽會(huì)的一個(gè)新亮點(diǎn)。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對(duì)信息集成的需求，也是實(shí)現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎(chǔ)單元，反映了數(shù)控機(jī)床加工向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展的趨勢(shì)。</p><p><b>　　。</b></p><p>　　1.2

22、對(duì)我國(guó)數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基本估計(jì)</p><p>　　我國(guó)數(shù)控技術(shù)起步1958年，近 50 年的發(fā)展歷程大致可分為三個(gè)階段：第一階段從1958年到1979年，即封閉式發(fā)展階段。在此階段，由于國(guó)外的技術(shù)封鎖和我國(guó)的基礎(chǔ)條件的制，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展較為緩慢。第二階段是在國(guó)家的“六五”、“七五”期間以及“八五”的前期，即引進(jìn)技術(shù)，消化吸收，初步建立起國(guó)產(chǎn)化體系階段。在此階段，由于改革開放和國(guó)家的重視，以及研究開發(fā)環(huán)境和

23、國(guó)際環(huán)境的改善，我國(guó)數(shù)控技術(shù)的研究、開發(fā)以及在產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)化方面都取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。第三階段是在國(guó)家的“八五”的后期和“九五”期間，即實(shí)施產(chǎn)業(yè)化的研究，進(jìn)入市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)階段。縱觀我國(guó)數(shù)控技術(shù)近50年的發(fā)展歷程，特別是經(jīng)過4個(gè)5年計(jì)劃的攻關(guān)，總體來看取得的成績(jī)還是不小。</p><p>　　1.3對(duì)我國(guó)數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的戰(zhàn)略思考</p><p>　?。?） 戰(zhàn)略考慮 我國(guó)是制造業(yè)大國(guó)，在世

24、界產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移中要盡量接受前端而不是后端的轉(zhuǎn)移所以，我們應(yīng)站在國(guó)家安全戰(zhàn)略的高度來重視數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)問題。首先從社會(huì)安全看，因?yàn)橹圃鞓I(yè)是我國(guó)就業(yè)人口最多的行業(yè) ，制造業(yè)發(fā)展不僅可提高人民的生活水平，而且還可緩解我國(guó)就業(yè)的壓力，保障社會(huì)的穩(wěn)定其次從國(guó)防安全看，西方發(fā)達(dá)國(guó)家把高精尖數(shù)控產(chǎn)品都列為國(guó)家的戰(zhàn)略物質(zhì)，對(duì)我國(guó)實(shí)現(xiàn)禁運(yùn)和限制，“東芝事件”和“考克斯報(bào)告”就是最好的例證。</p><p>　?。?）發(fā)展策略 從我

25、國(guó)基本國(guó)情的角度出發(fā)，以國(guó)家的戰(zhàn)略需求和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，以提高我國(guó)制造裝備業(yè)綜合競(jìng)爭(zhēng)能力和產(chǎn)業(yè)化水平為目標(biāo)，用系統(tǒng)的方法，選擇能夠主導(dǎo)21世紀(jì)初期我國(guó)制造裝備業(yè)發(fā)展升級(jí)的關(guān)鍵技術(shù)以及支持產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的支撐技術(shù)、配套技術(shù)作為研究開發(fā)的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)制造裝備業(yè)的跨躍式發(fā)展。強(qiáng)調(diào)市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，即以數(shù)控終端產(chǎn)品為主，以整機(jī)如量大面廣的數(shù)控車床、銑床、高速高精高性能數(shù)控機(jī)床、曲型數(shù)字化機(jī)械、重點(diǎn)行業(yè)關(guān)鍵設(shè)備等帶動(dòng)數(shù)控產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。重點(diǎn)解決數(shù)控

26、系統(tǒng)和相關(guān)功能部件、數(shù)字化伺服系統(tǒng)與電機(jī)、高速電主軸系統(tǒng)和新型裝備的附件等的可靠性和生產(chǎn)規(guī)模問題。沒有規(guī)模就不會(huì)有高可靠性的產(chǎn)品；沒有規(guī)模就不會(huì)有價(jià)值低廉而富有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品；當(dāng)然，沒有規(guī)模中國(guó)的數(shù)控裝備最終難有出頭之日。</p><p>　　2 切削力及切削功率的計(jì)算</p><p><b>　　2.1切削力的介紹</b></p><p>　　

27、切削過程中，切削層金屬之所以會(huì)產(chǎn)生變形，主要在于刀具給予力的作用，這個(gè)作用在工件或刀具上的力叫做切削力。切削力不僅使切削層金屬產(chǎn)生變形、消耗了功，產(chǎn)生了切削熱，使刀具磨損變形，使刀具磨損變鈍，影響已加工表面質(zhì)量和生產(chǎn)效率。同時(shí)，切削力也是機(jī)床電動(dòng)機(jī)功率的選擇、機(jī)床主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。切削力的大小，可以作為衡量工件和刀具材料的切削加工性指標(biāo)之一，也可以作為切削加工工程適應(yīng)控制的可控因素。</p><p&

28、gt;　　2.2切削力及切削功率的計(jì)算</p><p>　　現(xiàn)在已典型的工件和刀具進(jìn)行切削力和切削功率的計(jì)算。</p><p>　　已知：工件材料 45鋼，</p><p><b>　　工件尺寸</b></p><p>　　加工要求 車外圓至，表面粗糙度，尺寸精度IT7。</p><p>　　

29、刀 具：焊接式Y(jié)T 15硬質(zhì)合金外圓車刀，刀桿尺寸為，幾何參數(shù)為</p><p>　　，， ， ， ，，</p><p>　　由于被加工表面有一定的粗糙度和尺寸精度要求，所以分粗車和半精車兩道工序完成</p><p><b>　　1粗車</b></p><p>　?。?）確定背吃刀量。由圖可知，單邊余量為3.5mm

30、。根據(jù)前面所講的選取原則，粗車取3mm，半精車取0.5mm。</p><p>　　（2）確定進(jìn)給量。被加工工件的材料為45鋼鍛件，加工半徑為55mm，刀桿尺寸為，確定的背吃刀量，由表4-13查得。按機(jī)床的實(shí)際進(jìn)給量，取。</p><p>　　確定切削速度v。切削速度可由式（4.12）計(jì)算（式中各系數(shù)的值可參考相關(guān)的手冊(cè)），也可從表中查得。現(xiàn)由表4-15查得v=1.5mm/s~1.83m/s

31、（90m/min~110m/min），然后求出機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速為</p><p>　　根據(jù)選擇切削速度的實(shí)際和原則及車床的實(shí)際，取主軸的轉(zhuǎn)速為500r/min，故實(shí)際切削速度為</p><p><b>　　2.半精車</b></p><p>　?。?）確定被吃刀量。</p><p>　?。?）確定進(jìn)給量。根據(jù)表面粗糙度值，

32、，由表4-14查得，按機(jī)床實(shí)際的進(jìn)給量，取</p><p>　?。?）確定切削速度。由已知條件和已經(jīng)確定的進(jìn)給量和被吃刀量值，由表4-15選擇，然后求出機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速為</p><p>　　根據(jù)車床的實(shí)際轉(zhuǎn)速，取主軸轉(zhuǎn)速為900（r/min）=138.5（m/min）</p><p>　　所以，切削用量選取的最終結(jié)果為</p><p><

33、b>　　粗車 ，；</b></p><p><b>　　半精車 ，，</b></p><p>　　3．車削時(shí)切削力和切削功率的計(jì)算</p><p>　　（1）切削力和切削功率公式</p><p><b>　　切削力</b></p><p><b&g

34、t;　　背向力</b></p><p><b>　　進(jìn)給力</b></p><p><b>　　切削消耗的功率 </b></p><p>　　根據(jù)上述公式，粗車時(shí)，，將其帶入公式可得</p><p>　　半精車時(shí) ，，將其帶入公式可得</p><p>　　根據(jù)對(duì)

35、切削力的計(jì)算，粗車時(shí)受力較大，故才用粗車時(shí)受力計(jì)算。</p><p>　　3 滾珠絲杠的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　3.1滾珠絲杠的介紹</p><p>　　絲杠滾珠副是一種新型的螺旋傳動(dòng)元件，它的產(chǎn)生和發(fā)展只經(jīng)歷了數(shù)年的歷史，然而它具有長(zhǎng)壽命、高剛度、高效率、高靈敏度、無間隙的特點(diǎn)，并具有優(yōu)越的高速特性和耐磨損性及運(yùn)動(dòng)可逆性等特性，這些特點(diǎn)都是普通絲杠副不可能具

36、備的機(jī)械傳動(dòng)性能。同時(shí)它可以由專業(yè)廠家組織生產(chǎn)和供應(yīng)，已實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和商品化，用戶可根據(jù)各自的需要方便地進(jìn)行選用和訂購(gòu)，因此滾珠絲杠副以其顯著特點(diǎn)而得以廣泛應(yīng)用，成為各類數(shù)控機(jī)床的主要傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。</p><p>　　1） 滾珠絲杠副的工作原理、組成及特點(diǎn) 滾珠絲杠副是一種旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，在具有螺旋的絲杠和螺母之間裝有中間傳動(dòng)元件——滾珠。它由絲杠、螺母、滾珠和返向器等四部分組成，當(dāng)絲杠和螺母轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾珠

37、沿螺紋滾道滾動(dòng)，絲杠和螺母之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生滾動(dòng)摩擦。為防止?jié)L珠從滾道中滾出，在螺母的螺旋槽兩端設(shè)有回程引導(dǎo)裝置，如返向器和擋珠器，它們與螺紋滾道形成循環(huán)回路，使?jié)L珠在螺母滾道內(nèi)既自轉(zhuǎn)又沿滾道循環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)。滾珠絲杠副與滑動(dòng)絲杠副相比較，它用滾動(dòng)摩擦代替了滑動(dòng)摩擦，具有以下特點(diǎn)：</p><p>　?。?）摩擦損失小、傳動(dòng)效率高 由于滾珠絲杠副的摩擦損失小，其傳動(dòng)效率可達(dá)90%-96%，約為滑動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)效率的2-3

38、倍；</p><p>　　（2）磨損小、壽命長(zhǎng)通常，滾珠絲杠副的主要零件都經(jīng)過淬硬，表面粗糙度較低，且滾動(dòng)摩擦的磨損很小，因而具有良好的耐磨性，精度保持性能很好，工作壽命長(zhǎng)；</p><p>　　（3）軸向剛度高滾珠絲杠副可完全地消除傳動(dòng)間隙，不影響運(yùn)動(dòng)的靈活性，從而可以獲得較高的軸向剛度，而且可以通過預(yù)緊來提高軸向剛度；</p><p>　?。?）摩擦阻力小、運(yùn)動(dòng)

39、平穩(wěn)由于是滾動(dòng)摩擦，動(dòng)、靜摩擦系數(shù)相差極小，其摩擦阻力幾乎與速度無關(guān)，啟動(dòng)力矩與運(yùn)動(dòng)力矩近于相等。因而靈敏度高，運(yùn)動(dòng)較平穩(wěn)，啟動(dòng)時(shí)無顫動(dòng)，低速傳動(dòng)時(shí)無爬行現(xiàn)象；</p><p>　?。?）不能自鎖 由于滾珠絲杠副沒有自鎖能力，用于垂直升降傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)必須增設(shè)自鎖裝置或制動(dòng)裝置。</p><p>　　（6）具有傳動(dòng)的可逆性 由于滾珠絲杠副摩擦損失小，可以從旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)，也可以從直

40、線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，即絲杠和螺母都可作為主動(dòng)件，也可作為從動(dòng)件。但是與滑動(dòng)絲杠副相比，滾珠絲杠副尚存在結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，工藝難度大，制造成本高等缺點(diǎn)。</p><p>　　2） 滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)形式根據(jù)螺紋滾道法向截面（即垂直于螺旋線的平面）的形狀、滾珠的循環(huán)方式、消除軸向間隙和調(diào)整預(yù)緊的方法不同，將滾珠絲杠傳動(dòng)分成以下幾種不同的結(jié)構(gòu)型式：</p><p>　?。?） 螺紋法向截型螺紋法向截型

41、（或稱滾道型面）是指通過滾珠中心的螺旋線的法向平面與絲杠或螺母滾道面的交線的形狀。目前，較常用的滾道型面為單圓弧和雙圓弧兩種。單圓弧滾道型面的特點(diǎn)是容易得到較高的精度。但接觸角不容易控制，因而其傳動(dòng)效率、承載能力和軸向剛度均不夠穩(wěn)定。雙圓弧滾道型面的特點(diǎn)是滾道型面的精加工較困難，其傳動(dòng)效率、承載能力和軸向剛度均較穩(wěn)定。</p><p>　?。?） 滾珠循環(huán)方式 按照滾珠在整個(gè)循環(huán)過程中與絲杠表面的接觸情況，

42、循環(huán)方式可分為內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)兩種。</p><p>　　a. 外循環(huán) 外循環(huán)就是滾珠在循環(huán)過程中，不能始終保持與絲杠表面接觸，即當(dāng)滾珠從螺紋滾道終端返回到滾道始端時(shí)與絲杠表面脫離接觸。外循環(huán)又可分為：插管式、螺旋槽式和端蓋式三種。外循環(huán)結(jié)構(gòu)制造工藝簡(jiǎn)單，承載能力較高，但滾道焊縫處難以做的平滑，影響滾珠滾動(dòng)的平穩(wěn)性，甚至發(fā)生卡珠現(xiàn)象，外形尺寸大，噪聲也較大，耐磨性差。</p><p>　　

43、b. 內(nèi)循環(huán) 滾珠在循環(huán)過程中，始終與絲杠表面保持接觸的循環(huán)，叫做內(nèi)循環(huán)。內(nèi)循環(huán)的結(jié)構(gòu)型式具有以下優(yōu)點(diǎn)，滾珠螺母的外徑尺寸較小，與滑動(dòng)絲杠副螺母的外形尺寸大致相同；返向器固定牢靠、剛性好且不易磨損；滾珠的返回通道短，滾珠數(shù)目少，流暢性好，摩擦損失小，傳動(dòng)效率高。其缺點(diǎn)是不能做成多頭螺紋的滾珠絲杠副，返向器的回珠槽是三坐標(biāo)空間曲面，加工較復(fù)雜。</p><p>　　3） 滾珠絲杠副的軸向間隙消除和預(yù)加載荷 由于

44、制造和安裝的誤差，滾珠絲杠副存在間隙，影響其傳動(dòng)精度并降低了滾珠絲杠副的剛度，因此要采取消除間隙和預(yù)加載荷的方法。目前廣泛采用的是雙螺母調(diào)整預(yù)緊裝置。雙螺母調(diào)整預(yù)緊裝置就是在同一根滾珠絲杠上裝配兩個(gè)螺母，通過調(diào)整兩個(gè)螺母之間的軸向位置，在滾珠與滾道圓弧面間施加接觸壓力，使其產(chǎn)生一定的預(yù)變形，從而消除了軸向間隙，提高了滾珠絲杠副的軸向剛度。</p><p>　　常用的調(diào)整預(yù)緊方式有以下三種：</p>

45、<p>　?。?） 墊片調(diào)整方式</p><p>　　用螺釘聯(lián)接滾珠絲杠螺母的凸緣，在凸緣間加墊片，調(diào)整墊片厚度達(dá)到消除間隙和產(chǎn)生預(yù)緊力的目的。這種方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性好，剛度高，拆裝方便，但精確調(diào)整比較困難，工作中不能隨時(shí)調(diào)整。</p><p><b>　?。?）螺紋調(diào)整方式</b></p><p>　　在螺母外端制有螺紋，旋轉(zhuǎn)圓螺

46、母使螺母相對(duì)絲杠作軸向移動(dòng)以消除間隙和產(chǎn)生預(yù)緊力。這種結(jié)構(gòu)既緊湊，工作又可靠，調(diào)整方便，但調(diào)整位移量不易精確控制。</p><p><b>　?。?）齒差調(diào)整方式</b></p><p>　　在兩個(gè)螺母的凸緣上分別切出齒數(shù)為Z1、Z2的圓柱齒輪與相差一個(gè)齒，通過兩螺母產(chǎn)生的相對(duì)角位移，而使兩螺母軸向相對(duì)位置發(fā)生變化，從而實(shí)現(xiàn)間隙的消除和施加預(yù)緊力。該調(diào)整方式的結(jié)構(gòu)復(fù)雜

47、，但調(diào)整精確可靠，精度較高：缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)尺寸較大，加工工藝和裝配性能較差。</p><p>　　為了消除間隙和調(diào)整預(yù)緊，通常采用雙螺母結(jié)構(gòu)，以獲得無間隙和具有預(yù)緊力的滾珠絲杠副。綜上所述，確定本滾珠絲杠螺母副采用單圓弧、外循環(huán)、雙螺母螺紋調(diào)整方式的結(jié)構(gòu)形式。滾珠絲杠的支承方式主要有四種，作者選擇了兩端固定支承方式，它的優(yōu)點(diǎn)是可絲杠進(jìn)行預(yù)拉伸，絲杠不會(huì)因溫升而伸長(zhǎng)，保持了絲杠精度。此外，該支承方式使絲杠只承受拉力，不

48、承受壓力，因此不存在壓桿穩(wěn)定性問題。</p><p>　　3.2滾珠絲杠的計(jì)算</p><p>　　已知： 工作臺(tái)重量   W1=1000N   工作及夾具最大重量W2=155N    工作臺(tái)最大行程 LK=1000mm    工作臺(tái)導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)：動(dòng)摩擦系數(shù)μ=0.1  

49、;  靜摩擦系數(shù)=0.2    快速進(jìn)給速度   Vmax=3m/min   定位精度20 μm/300mm    全行程25μm   重復(fù)定位精度10μm    要求壽命20000小時(shí)（兩班制工作十年）。</p><p>　　3.2.1確定滾珠絲杠副的導(dǎo)

50、程</p><p><b>　?。簼L珠絲杠的導(dǎo)程</b></p><p>　?。汗ぷ髋_(tái)最高移動(dòng)速度</p><p><b>　?。弘姍C(jī)最高轉(zhuǎn)速</b></p><p><b>　　i：傳動(dòng)比</b></p><p>　　因電機(jī)與絲杠直聯(lián)，i=1</

51、p><p><b>　　由表1查得代入得，</b></p><p><b>　　帶入得，</b></p><p><b>　　按第2頁表，取</b></p><p>　　3.2.2確定當(dāng)量轉(zhuǎn)速與當(dāng)量載荷</p><p>　?。?） 各種切削方式下，絲杠轉(zhuǎn)速&

52、lt;/p><p><b>　　由表1查得</b></p><p><b>　　，，， </b></p><p><b>　　代入得</b></p><p>　?。?）各種切削方式下，絲杠軸向載荷</p><p><b>　?。航z杠軸向載荷<

53、/b></p><p><b>　　縱向切削力</b></p><p><b>　?。捍瓜蚯邢髁?lt;/b></p><p><b>　　由表1查得</b></p><p><b>　　代入得</b></p><p><b&

54、gt;　?。?）當(dāng)量轉(zhuǎn)速</b></p><p>　　：當(dāng)量轉(zhuǎn)速 r/min</p><p><b>　　由表1查得</b></p><p><b>　　代入得</b></p><p><b>　?。?）當(dāng)量載荷</b></p><p>&

55、lt;b>　?。寒?dāng)量載荷 N</b></p><p><b>　　代入得</b></p><p><b>　　N</b></p><p>　　3.2.3預(yù)期額定動(dòng)載荷</p><p>　　（1） 按預(yù)期工作時(shí)間估算</p><p><b>　?。?/p>

56、預(yù)期額定動(dòng)載荷</b></p><p>　　按表9查得：輕微沖擊取 </p><p>　　按表7查得：1～3取</p><p>　　按表8查得：可靠性97%取</p><p><b>　　已知：小時(shí)</b></p><p><b>　　代入得</b></p&

57、gt;<p><b>　　N</b></p><p>　?。?）擬采用預(yù)緊滾珠絲杠副，按最大負(fù)載計(jì)算：</p><p>　　按表10查得：中預(yù)載取 </p><p><b>　　代入得</b></p><p><b>　　N</b></p><

58、p>　　取以上兩種結(jié)果的最大值</p><p><b>　　N</b></p><p>　　3.2.4確定允許的最小螺紋底徑</p><p>　　（1） 估算絲杠允許的最大軸向變形量</p><p>　?、佟埽?/3～1/4）重復(fù)定位精度</p><p>　　②≤（1/4～1/5）定位精度&

59、lt;/p><p>　　： 最大軸向變形量    µm</p><p>　　已知：重復(fù)定位精度10µm， 定位精度25µm</p><p><b>　　①=3</b></p><p><b>　?、?6</b></p><p

60、>　　取兩種結(jié)果的小值=3µm</p><p>　　（2）估算最小螺紋底徑</p><p>　　絲杠要求預(yù)拉伸，取兩端固定的支承形式</p><p><b>　?。鹤钚÷菁y底徑</b></p><p>　　L=（1.1～1.2）行程+（10～14）</p><p><b>

61、;　　靜摩擦力</b></p><p>　　已知：行程為700mm， </p><p><b>　　代入得</b></p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　N</b></p><p>　　3.2.5確定滾珠絲杠副

62、的規(guī)格代號(hào)</p><p>　?。?）選法蘭式單螺母外循環(huán)變位預(yù)緊埋入式</p><p>　?。?） 由計(jì)算出的在樣本中取相應(yīng)規(guī)格的滾珠絲杠副</p><p>　　DGC-CBM2505-3</p><p>　　3.2.6確定滾珠絲杠副預(yù)緊力</p><p><b>　　其中N</b></p

63、><p><b>　　N</b></p><p>　　3.2.7行程補(bǔ)償值與拉伸力</p><p><b>　?。?）行程補(bǔ)償值</b></p><p><b>　　式中： </b></p><p><b>　?。?） 預(yù)拉伸力</b>

64、</p><p><b>　　代入得</b></p><p><b>　　N</b></p><p>　　3.2.8確定滾珠絲杠副支承用的軸承代號(hào)、規(guī)格</p><p>　?。?）軸承所承受的最大軸向載荷</p><p><b>　　代入得</b><

65、;/p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　（2）軸承類型</b></p><p>　　兩端固定的支撐方式，選取背對(duì)背角接觸推力球軸承</p><p><b>　?。?）軸承內(nèi)徑</b></p><p><b>　　取d=3

66、0mm</b></p><p><b>　　帶入得</b></p><p><b>　　N</b></p><p>　?。?）按樣本選取軸承型號(hào)規(guī)格</p><p>　　選取軸承型號(hào)為7202C</p><p>　　3.2.9滾珠絲杠副工作圖設(shè)計(jì)</p>

67、;<p>　?。?） 絲杠螺紋長(zhǎng)度Ls：</p><p><b>　　由表二查得余程</b></p><p><b>　　繪制工作圖</b></p><p>　?。?）兩固定支承距離</p><p>　　按樣本查出螺母安裝聯(lián)接尺寸</p><p><b&g

68、t;　　絲杠全長(zhǎng)L</b></p><p>　　（3）行程起點(diǎn)離固定支承距離L0</p><p><b>　　由工作圖得</b></p><p><b>　　Ls=790mm</b></p><p><b>　　L1=810mm</b></p><

69、;p><b>　　L=1000mm</b></p><p><b>　　L0=30mm</b></p><p>　　3.2.10電機(jī)選擇</p><p>　　3.2.10.1縱向電機(jī)的選擇</p><p>　　1．確定系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量</p><p>　　脈沖當(dāng)量是指一個(gè)

70、進(jìn)給脈沖使機(jī)床執(zhí)行部件產(chǎn)生的進(jìn)給量，它是衡量數(shù)控機(jī)床加工精度的一個(gè)基本技術(shù)參數(shù)。因此，脈沖當(dāng)量應(yīng)根據(jù)機(jī)床精度的要求來確定，CA6140的定位精度為±0.015mm，因此選用的脈沖當(dāng)量為0.01mm/脈沖 ~ 0.005mm/脈沖。本設(shè)計(jì)采用的數(shù)控系統(tǒng)脈沖當(dāng)量為0.01mm/脈沖。</p><p><b>　　2．步距角的選擇</b></p><p>　　根據(jù)

71、步距角初步選步進(jìn)電機(jī)型號(hào)，并從步進(jìn)電機(jī)技術(shù)參數(shù)表中查到步距角θb ，三種不同脈沖分配方式對(duì)應(yīng)有兩種步距角。步距角θb 及減速比 i與脈沖當(dāng)量δp 和絲杠導(dǎo)程 L0 有關(guān)。初選電機(jī)型號(hào)時(shí)應(yīng)合理選擇θb及i， 并滿足： </p><p>　　θb ≤（δpi360）/L0 （4-1）</p><p><b>　　由上式可知：</b>

72、;</p><p>　　θb ≤δpi360/L0</p><p>　　=3600.011/10</p><p><b>　　=0.36°</b></p><p>　　初選電機(jī)型號(hào)為：90BYG5502具體參數(shù)如表4.1所示</p><p>　　表4.1 90BYG5502具體參數(shù)&l

73、t;/p><p>　　圖4-1 電機(jī)簡(jiǎn)圖</p><p><b>　　3矩頻特性：</b></p><p><b>　　（4.2）</b></p><p>　　由于： （4.3）</p><p>　　則 ：Mk

74、a=J（N.cm）</p><p>　　式中：J為傳動(dòng)系統(tǒng)各部件慣量折算到電機(jī)軸上的總等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（）；ε為電機(jī)最大角加速度（rad/s）；nmax為與運(yùn)動(dòng)部件最大快進(jìn)速度對(duì)應(yīng)的電機(jī)最大轉(zhuǎn)速（r/min）；t為運(yùn)動(dòng)部件從靜止啟動(dòng)加速到最大快進(jìn)速度所需的時(shí)間（s）；vmax為運(yùn)動(dòng)部件最大快進(jìn)速度（mm/min）； δp為脈沖當(dāng)量（mm/脈沖）；θb為初選步進(jìn)電機(jī)的步距角[（º）步]，對(duì)于軸、軸承、齒輪、聯(lián)

75、軸器，絲杠等圓柱體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算公式為J=（kg.cm），對(duì)于鋼材，材料密度為7.810（kg.cm），則上式轉(zhuǎn)化為J=0.78DL10（kg.cm），式中：Mc為圓柱體質(zhì)量（kg）；D為圓柱體直徑（cm），JD為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，可由資料查出。</p><p>　?。?）絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Js </p><p>　　Js=Js/i，i為絲杠與電機(jī)軸之間的總傳動(dòng)比</p>&

76、lt;p><b>　　由于i=1</b></p><p>　　則： Js=0.78DL10 =0.78（6.3）17010</p><p>　　=208.9（ kg.cm）</p><p>　?。?）工作臺(tái)質(zhì)量折算</p><p>　　工作臺(tái)是移動(dòng)部件，其移動(dòng)質(zhì)量慣量折算到滾珠絲杠軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)量&

77、lt;/p><p>　　JG：JG=（）M（ kg.cm），式中：L0為絲杠導(dǎo)程（cm）；M為工作臺(tái)質(zhì)量（kg）.由于L。=1cm，M=90kg</p><p>　　則 ： JG=（）M （4.5）</p><p><b>　　=90</b></p><p

78、>　　=2.28（ kg.cm）</p><p><b>　　1）一對(duì)齒輪傳動(dòng)</b></p><p>　　小齒輪裝置在電機(jī)軸上轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不用折算，為J1.大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣電機(jī)軸上為 </p><p>　　=J2（） （4.6）</p>

79、<p><b>　　2）兩對(duì)齒輪傳動(dòng)</b></p><p>　　傳動(dòng)總速比i=i1i2，二級(jí)分速比為i1=z2/z1和i2=z4/z3.于是，齒輪1的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為J1，齒輪2和3裝在中間軸上，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要分別折算到電機(jī)軸上，分別為J2（）和J3（）.齒輪4的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要進(jìn)行二次折算或以總速比折算為：</p><p>　　=J4（）2（）2

80、 （4.7）</p><p>　　因此，可以得到這樣的結(jié)論：在電機(jī)軸上的傳動(dòng)部件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不必折算，在其他軸上的傳動(dòng)部件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量折算時(shí)除以該軸與電機(jī)軸之間的總傳動(dòng)比平方。</p><p>　　由于減速機(jī)構(gòu)為一對(duì)齒輪傳動(dòng)，且第一級(jí)i=1，則可分別求出各齒輪與軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量如下：</p><p>　　n=45，m=1.5的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J45，其分度圓直徑

81、d=451.5=67.5mm</p><p>　　S=27mm 則：J45=0.786.7510=4.371 kg.cm</p><p>　　n=40，m=1.5的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J40，其分度圓直徑d=401.5=60mm</p><p>　　S=27mm 則：J40=0.78610=2.73kg.cm</p><p>　　兩輸入輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣

82、量為：</p><p>　　J輸入=0.781.81310=0.106 kg.cm ； L=130mm</p><p>　　J輸出=0.782.51310=0.396 kg.cm ； L=130mm</p><p><b>　　查表得：</b></p><p>　　JD=4 kg.cm</p>

83、<p><b>　　綜上可知：</b></p><p>　　J=JD+Js+JG+J30+J40+J60+J50+2J45=252.302kg.cm （4.8） </p><p>　　又由于 V =1.461600</p><p>　　=2236mm/min</p><p>　　則：Mk

84、a=252.30210=41.1N.cm</p><p><b>　?。?）力矩的折算：</b></p><p>　　1）Mkf空載摩擦力矩</p><p>　　Mkf= （4.9）</p><p>　　式中：G為運(yùn)動(dòng)部件的總重力（N）； f´

85、為導(dǎo)軌摩擦系數(shù)；i為齒輪傳動(dòng)降速比；η為傳動(dòng)系統(tǒng)總效率，一般取η=0.7~0.85；L。為滾珠絲杠的基本導(dǎo)程（cm）。</p><p>　　由于G=9010=900N， f=0.05， i=1， η=0.85</p><p><b>　　則Mkf =</b></p><p><b>　　=8.4N.cm</b><

86、/p><p>　　2）M0附加摩擦力矩</p><p><b>　　（4-10）</b></p><p>　　式中：Fyj為滾珠絲杠預(yù)加負(fù)載，即預(yù)緊力，一般取1/3Fm；Fm為進(jìn)</p><p>　　給牽引力（N）， η。為滾珠絲杠未預(yù)緊時(shí)的傳動(dòng)效率，一般取η0≥0.9</p><p>　　得 Fy

87、j=1/3Fm=1/31728.8=576.3N</p><p>　　又 L0=10mm ， η=0.95</p><p>　　則 </p><p>　　M0==96.6 N.cm</p><p><b>　　則 </b></p><p>　　=++M。=41.1+8.4+96

88、.6=140 N.cm</p><p><b>　　由于≤=λ</b></p><p>　　則所選步進(jìn)電機(jī)為五相十拍的</p><p><b>　　經(jīng)表查得 ：</b></p><p><b>　　λ=0.951</b></p><p><b>

89、;　　則 </b></p><p>　　=1.67N.m<λ=0.955=4.75N.m</p><p>　　所以所選步進(jìn)電機(jī)合乎要求</p><p>　　4據(jù)步進(jìn)電機(jī)的矩頻特性計(jì)算加減速時(shí)間校核的快速性</p><p>　　T=（fn-f0） （4-11）</p>

90、<p>　　式中：T為加減速時(shí)間，Jr和Jl分別為轉(zhuǎn)子，負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg.m）</p><p>　　β為電機(jī)得步距角（°），Tcp，Tl為電機(jī)最大平均轉(zhuǎn)矩，負(fù)載轉(zhuǎn)矩（N.m）</p><p>　　f。，fn為起始加速時(shí)，加速終了時(shí)的頻率（Hz）</p><p>　　由于 Jr=0.410 kg.m</p><p>　

91、　Jl=0.0252 kg.m</p><p><b>　　β=0.36°</b></p><p><b>　　Tcp=5 N.m</b></p><p>　　Tl=1.67 N.m</p><p><b>　　f0=2200Hz</b></p><

92、;p>　　fn=30000Hz</p><p><b>　　則</b></p><p>　　T=（30000-2200） =1.2s<1.5s</p><p>　　所以選此步進(jìn)電機(jī)能滿足要求。</p><p>　　3.2.10.2橫向步進(jìn)電機(jī)的選擇</p><p><b>　

93、?。?）步距角的確定</b></p><p>　　θb ≤δpi360/L0 （4.12）</p><p>　　L0=6mm ，i=1， δp=0.005</p><p><b>　　θb ≤0.3</b></p><p>　　初選電機(jī)型號(hào)為：90BYG5502，為了便于設(shè)

94、計(jì)和采購(gòu)，仍選用90BYG5502型直流電動(dòng)機(jī)。</p><p><b>　?。?）距頻特性</b></p><p><b>　　1．力矩的折算</b></p><p>　　1）空載摩擦力矩Mkf </p><p>　　=Gf´L0/2πηi </p><p&

95、gt;　　G=6010=600N</p><p><b>　　f´=0.05</b></p><p><b>　　L0=6mm</b></p><p><b>　　η=0.8</b></p><p><b>　　=</b></p>

96、<p>　　=3.5（N.cm）</p><p>　　2）附加摩擦力矩 M。</p><p>　　=（1-η0）（N.cm）</p><p>　　Fyj=1/3Fm=1/33433.6=1144.5N</p><p><b>　　L0=6</b></p><p><b>　　M

97、 =</b></p><p><b>　　=115 N.cm</b></p><p><b>　　2.轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的折算</b></p><p>　　1）滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量</p><p>　　Js=0.78DL10 </p><p>　　D=4cm L=26

98、cm</p><p>　　Js=0.78DL10</p><p>　　=0.78（4）2610</p><p>　　=5.19 N.cm</p><p><b>　　2）工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量</b></p><p>　?。?.13） </p&

99、gt;<p><b>　　L0=0.6cm</b></p><p><b>　　M=60kg</b></p><p><b>　　JG=M=60</b></p><p>　　=0.54（ kg.cm）</p><p>　　3．減速裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量折算</p&g

100、t;<p>　　Z=30 d=mz=1.530=45mm </p><p>　　J=0.78D L10 =0.784.51.810 =0.58kg.cm</p><p>　　Z=40 d=mz=1.540=60mm </p><p>　　又由于 J輸入=0.106 kg/cm</p><p>　　J輸出=0.3

101、96 kg/cm</p><p>　　JD=15.8 kg/cm</p><p><b>　　則 </b></p><p>　　J=Js+JG+JJ=58 kg/cm</p><p><b>　　Mka= J10</b></p><p>　　=0.781600=1248mm

102、/min</p><p><b>　　t=1.5s</b></p><p><b>　　δp=0.005</b></p><p><b>　　θb=0.3°</b></p><p><b>　　Mka=50</b></p><

103、p>　　=7.257N.cm</p><p>　　Mkq=Mka+Mkf+M0</p><p>　　=7.527+3.5+115=125.7N.cm</p><p>　　又 Mkq≤λMjmax</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)為五相十拍λ=0.95 Mjmax=16N.m</p><p>　　Mkq=1.25

104、7N.m<0.9516=15.2N.m</p><p>　　所以此步進(jìn)電機(jī)符合條件</p><p><b>　　4．上升時(shí)間校核</b></p><p><b>　　t=（fn-f0）</b></p><p>　　Jr=1.5810 kg.m</p><p>　　Jl=

105、5.810 kg.m</p><p><b>　　β=0.3</b></p><p><b>　　Tcp=16N.m</b></p><p>　　Tl=1.257N.m</p><p><b>　　f0=2500Hz</b></p><p>　　fn=3

106、5000Hz</p><p>　　t= （35000-2500）</p><p>　　=0.086s<1.5s</p><p><b>　　合乎要求</b></p><p>　　3.2.11傳動(dòng)系統(tǒng)剛度</p><p><b>　?。?）絲杠抗壓剛度</b></p

107、><p>　　1）絲杠最小抗壓剛度</p><p>　?。鹤钚】箟簞偠?#160;  </p><p><b>　　：絲杠底徑</b></p><p><b>　?。汗潭ㄖС芯嚯x</b></p><p>　　2）絲杠最大抗壓剛度</p><

108、p><b>　?。鹤畲罂箟簞偠?#160; </b></p><p>　?。?） 支承軸承組合剛度</p><p>　　1）一對(duì)預(yù)緊軸承的組合剛度</p><p>　?。阂粚?duì)預(yù)緊軸承的組合剛度    </p><p>　　：滾珠直徑    mm&

109、lt;/p><p>　　Z    ：滾珠數(shù)</p><p>　　：最大軸向工作載荷  N</p><p><b>　?。狠S承接觸角</b></p><p>　　由樣本查出7202C軸承等于預(yù)加載荷</p><p>　　=10  

110、     Z=12   =</p><p>　　2）支承軸承組合剛度</p><p>　　由表13兩端固定支承</p><p>　?。褐С休S承組合剛度   </p><p>　　3）滾珠絲杠副滾珠和滾道的接觸剛度</p><p>

111、　?。簼L珠和滾道的接觸剛度    </p><p>　?。翰闃颖旧系膭偠?#160;  </p><p>　　FP   ：滾珠絲杠副預(yù)緊力    N</p><p>　　Ca   ：額定動(dòng)載荷    

112、0; N</p><p><b>　　由樣本查得：</b></p><p>　??；Ca=11670N；</p><p>　　3.2.12剛度驗(yàn)算及精度選擇</p><p><b>　　已知 ，  </b></p><p><b>　?。红o摩擦力N

113、</b></p><p><b>　　：靜摩擦系數(shù)</b></p><p>　?。赫龎毫?#160;     N</p><p>　?。?）驗(yàn)算傳動(dòng)系統(tǒng)剛度</p><p>　　：傳動(dòng)系統(tǒng)剛度   N</p><p>

114、;　　已知反向差值或重復(fù)定位精度為10</p><p>　　Kmin=200＞80</p><p>　　（3）傳動(dòng)系統(tǒng)剛度變化引起的定位誤差</p><p><b>　?。?）確定精度 </b></p><p>　?。喝我?00mm內(nèi)的行程變動(dòng)量對(duì)半閉環(huán)系統(tǒng)言，</p><p><b>

115、　　定位精度為</b></p><p><b>　　絲杠精度取為3級(jí)</b></p><p><b>　?。?4.3</b></p><p>　　經(jīng)過計(jì)算驗(yàn)證，所選滾珠絲杠符合本機(jī)床的精度要求</p><p>　?。?） 確定滾珠絲杠副的規(guī)格代號(hào)</p><p>

116、　　已確定的型號(hào)：CBM</p><p>　　公稱直徑：25    導(dǎo)程：5</p><p><b>　　螺紋長(zhǎng)度：790</b></p><p><b>　　絲杠全長(zhǎng)：100</b></p><p><b>　　P類3級(jí)精度</b></p&

117、gt;<p>　　CBM2505-3-P3   /1000×790</p><p><b>　　表1： </b></p><p>　　4 滾動(dòng)導(dǎo)軌選擇計(jì)算</p><p><b>　　4.1導(dǎo)軌概述</b></p><p>　　1） 導(dǎo)軌的功用 本設(shè)計(jì)

118、的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是導(dǎo)軌，導(dǎo)軌主要是用來支承和引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)部件沿著一定的軌跡運(yùn)動(dòng)。本設(shè)計(jì)要求其機(jī)械系統(tǒng)的各運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)必需得到安全的支撐，并能準(zhǔn)確的完成其特定方向的運(yùn)動(dòng)，這個(gè)任務(wù)就由導(dǎo)向機(jī)構(gòu)來完成。</p><p>　　2） 導(dǎo)軌的分類和特點(diǎn) 兩個(gè)做相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部件構(gòu)成一對(duì)導(dǎo)軌副，其中，在工作時(shí)固定不動(dòng)的配合面稱為固定導(dǎo)軌或靜導(dǎo)軌；相對(duì)固定導(dǎo)軌作直線或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的配合面稱為運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌。根據(jù)導(dǎo)軌副之間的摩擦情況，導(dǎo)軌分為滑動(dòng)導(dǎo)軌和滾動(dòng)

119、導(dǎo)軌兩大類?；瑒?dòng)導(dǎo)軌具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、接觸剛度大等優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)械產(chǎn)品中應(yīng)用廣泛，其兩導(dǎo)軌工作面的摩擦性質(zhì)為滑動(dòng)摩擦。傳統(tǒng)滑動(dòng)導(dǎo)軌摩擦阻力大，磨損快，動(dòng)、靜摩擦系數(shù)差別大，低速時(shí)易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象?，F(xiàn)隨著技術(shù)進(jìn)步，己發(fā)展出貼塑導(dǎo)軌、液體靜壓導(dǎo)軌、液體動(dòng)壓導(dǎo)軌等結(jié)構(gòu)式。 </p><p>　　滾動(dòng)導(dǎo)軌的優(yōu)點(diǎn)是摩擦系數(shù)小，一般在0.003-0.004，動(dòng)、靜摩擦系數(shù)很接近，低速運(yùn)動(dòng)不會(huì)產(chǎn)生爬行現(xiàn)象，可以使用油脂潤(rùn)滑。滾

120、動(dòng)導(dǎo)軌的兩導(dǎo)軌面之間為滾動(dòng)摩擦，磨損小，壽命長(zhǎng)，定位精度高，靈敏度高，但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，幾何精度要求高，抗震性較差，防護(hù)要求高，制造困難，成本高。它適用于工作部件要求移動(dòng)均勻、動(dòng)作靈敏以及定位精度高的場(chǎng)合。</p><p>　　滾動(dòng)導(dǎo)軌因其特有的優(yōu)點(diǎn)在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用十分廣泛，現(xiàn)在常用的有直線導(dǎo)軌副和滾動(dòng)導(dǎo)軌塊。直線導(dǎo)軌副一般用滾珠作滾動(dòng)體，滾動(dòng)導(dǎo)軌塊用滾子作滾動(dòng)體。滾動(dòng)導(dǎo)軌塊由于是線接觸，其承載能力和剛度大，但摩擦

121、力也比較高，加工裝配比較復(fù)雜。</p><p>　　直線滾動(dòng)導(dǎo)軌是近年出現(xiàn)的一種滾動(dòng)導(dǎo)軌，其突出的優(yōu)點(diǎn)為無間隙，并且能夠施加預(yù)緊力。其主要由導(dǎo)軌體、滑塊、鋼球、保持器、返向器、密封端蓋等組成。導(dǎo)軌體固定在不運(yùn)動(dòng)部件上，滑塊固定在運(yùn)動(dòng)部件上，通過鋼球的運(yùn)動(dòng)把導(dǎo)軌體和滑塊之間的移動(dòng)變成了滾動(dòng)。</p><p>　　直線滾動(dòng)導(dǎo)軌除滾動(dòng)導(dǎo)軌的共性優(yōu)點(diǎn)之外，還有下列特點(diǎn)：</p>&l

122、t;p>　　（1） 有自調(diào)整能力：安裝基面許用誤差大，使得安裝方便，生產(chǎn)周期短，降低了對(duì)配件的加工精度要求；</p><p>　?。? ）承載能力大：其滾道采用圓弧形式，增大了滾動(dòng)體與圓弧滾道的接觸面積，從而大大地提高了導(dǎo)軌的承載能力，可達(dá)到平面滾道形式的3倍；</p><p>　?。?）剛性強(qiáng)： 在裝配導(dǎo)軌時(shí)可預(yù)加負(fù)荷以提高滾動(dòng)導(dǎo)軌的剛度，所以滾動(dòng)導(dǎo)軌在工作時(shí)可承受較大的沖擊和振動(dòng)

123、；</p><p>　?。?） 壽命長(zhǎng)：由于是純滾動(dòng)，摩擦系數(shù)是滑動(dòng)導(dǎo)軌的1/50左右，磨損小，因而壽命長(zhǎng)，功耗低，便于機(jī)械小型化；</p><p>　?。?） 傳動(dòng)平穩(wěn)可靠：由于摩擦力小，動(dòng)作輕便，因而定位精度高，微量移動(dòng)靈活準(zhǔn)確；在較差的工作條件下可長(zhǎng)時(shí)間保持高精度；</p><p>　?。? ）可高速運(yùn)行：直線滾動(dòng)導(dǎo)軌運(yùn)行速度可大于60m/min，甚至更高，且

124、潤(rùn)滑方法簡(jiǎn)單，便于維護(hù)。</p><p>　　綜合考慮定位精度及運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性等技術(shù)要求，比較直線導(dǎo)軌副和滾動(dòng)導(dǎo)軌塊，作者決定采用直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副。</p><p>　　4.2滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副的計(jì)算</p><p>　　由于上下層結(jié)構(gòu)相同，而下層工作臺(tái)要承受上層工作臺(tái)的重量和搭載重量，因此只要滿足下層工作臺(tái)的要求即可。</p><p>　　1、作用于

125、滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副的載荷計(jì)算</p><p>　　由于滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副的特殊結(jié)構(gòu)，使其具有垂直向上、向下、左右和水平四個(gè)方向額定載荷相等，且額定載荷大，剛性好，三個(gè)方向抗顛覆力矩能力大的特點(diǎn)，滾動(dòng)導(dǎo)軌受力分析見圖4.10</p><p><b>　　圖4.10</b></p><p>　　下層工作臺(tái)承受的重量約為2000N</p>&l

126、t;p><b>　　，，，</b></p><p>　　將已知數(shù)據(jù)代入上式得</p><p>　　載荷呈分段變化，其計(jì)算載荷</p><p>　　式中：——對(duì)應(yīng)行程內(nèi)的載荷</p><p><b>　　——分段行程</b></p><p><b>　　——全行

127、程，等于</b></p><p><b>　　將數(shù)據(jù)代入上式得</b></p><p>　　2）滾動(dòng)直線導(dǎo)軌的副的額定壽命</p><p>　?。?）額定壽命的計(jì)算公式為：</p><p>　　式中： L——額定壽命</p><p><b>　　C——額定動(dòng)載荷</b

128、></p><p><b>　　——計(jì)算載荷</b></p><p>　　——溫度系數(shù)，取1.0</p><p>　　——接觸系數(shù)，取0.81</p><p>　　——精度系數(shù)，取1.0</p><p>　　——載荷系數(shù)，取1.5</p><p>　　——硬度系數(shù)，取

129、1.0</p><p>　?。?）壽命時(shí)間的計(jì)算</p><p>　　當(dāng)行程的長(zhǎng)度一定，一小時(shí)為單位的額定壽命：</p><p>　　式中： ——行程長(zhǎng)度</p><p><b>　　——額定壽命</b></p><p><b>　　——每分鐘往復(fù)次數(shù)</b></p&g

130、t;<p>　　一般，滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副預(yù)期壽命取為20000小時(shí)，則</p><p>　　查大連高金數(shù)控有限公司的樣本，其DGC-LBB25HB型滾動(dòng)直線導(dǎo)軌C=18KN，滿足要求。</p><p>　　3）滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副的精度及選用</p><p>　　由于滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副具有“誤差均化效應(yīng)”，在同一平面內(nèi)使用兩套或兩套以上時(shí)，可選用較低的安裝精度達(dá)到較